Estereofonía en FM: piloto, señal MPX y compatibilidad mono-estéreo

Fundamentos de la Estereofonía y la Modulación FM

Alta Fidelidad y Estereofonía

La Alta Fidelidad (Hi-Fi) se refiere a la capacidad de un sistema de audio para reproducir el sonido con la máxima fidelidad posible al original, permitiendo distinguir la dirección de los diferentes componentes del sonido que constituyen la audición, lo que contribuye a una experiencia espacial inmersiva.

La Estereofonía es la técnica de registro y reproducción mediante la cual se consigue el efecto espacial del sonido. Este proceso se inicia con el registro o grabación estereofónica, que consiste en captar el sonido con dos grupos de micrófonos situados a izquierda y derecha de la fuente sonora. Las señales obtenidas por cada grupo de micrófonos se graban en dos pistas de audio que reciben el nombre de la posición de los micrófonos captadores: R (Right) - L (Left), es decir, derecho e izquierdo.

La reproducción estéreo, por su parte, consiste en reproducir cada pista de audio en dos conjuntos de altavoces, situados cada uno a derecha e izquierda de los oyentes. De esta forma, se consigue en la audición de los dos canales la sensación espacial deseada.

Sistema de Frecuencia Piloto en FM Estéreo

El Sistema de Frecuencia Piloto es el método utilizado en Europa para modular la señal estéreo en la transmisión de radio FM. La señal piloto consiste en una muestra de la señal subportadora, pero con una frecuencia que es la mitad de esta, es decir, 19 KHz. Es crucial que la fase de esta señal se mantenga en sus pasos por cero.

El receptor se encarga de duplicar esta frecuencia para obtener el valor de la subportadora en su frecuencia y fase correctas, lo que es esencial para la decodificación estéreo.

Señal Multiplex (MPX)

La Señal Multiplex, o abreviadamente MPX, es el conjunto de la señal D+I (suma de los canales Derecho e Izquierdo), las bandas laterales de D-I (diferencia entre los canales Derecho e Izquierdo) y la señal piloto. La banda ocupada por dicha señal se extiende desde 20 Hz hasta 53 KHz.

Compatibilidad y Retrocompatibilidad

La compatibilidad se refiere a la capacidad de un receptor monofónico para reproducir perfectamente una señal emitida en estéreo. Un receptor monofónico solo procesa la señal MPX hasta un valor de frecuencia de 15 KHz. En este segmento de frecuencia se encuentra la señal D+I, que constituye la suma de los dos canales y, por tanto, toda la información audible, asegurando la reproducción en mono.

La retrocompatibilidad, por otro lado, consiste en que un receptor estereofónico reproduzca fielmente una señal transmitida en monofonía. Esto también se cumple, ya que si observamos el funcionamiento de la matriz MPX, al no existir la señal D-I (diferencia), a la salida de los sumadores D e I (Derecha e Izquierda) la señal obtenida en ambos es D+I. Consecuentemente, los dos altavoces reproducen la señal monofónica sin problemas.

Avances en la Decodificación Estereofónica

La implantación masiva de decodificadores estereofónicos se produjo con el desarrollo de circuitos integrados. Estos, con la ayuda de muy pocos componentes externos y basándose en la tecnología PLL (Phase-Locked Loop o Lazo Enganchado en Fase), realizaban completamente la decodificación de la señal estéreo, simplificando enormemente el diseño y la fabricación de receptores.

Concepto de Modulación

La modulación es el proceso de modificar una o varias características (como la amplitud, frecuencia o fase) de una onda portadora de alta frecuencia, siguiendo las variaciones de una onda moduladora. La señal útil a transmitir se denomina señal moduladora, la señal de alta frecuencia se llama portadora (P), y finalmente, la señal que se envía al transmisor se denomina portadora modulada.